تحسين التجارة البحرية باستخدام الرؤية الحاسوبية في الموانئ

مع نقل أكثر من 90٪ من البضائع عن طريق البحر، تعد الموانئ مراكز أساسية للتجارة العالمية. إنها بمثابة روابط حيوية بين البر والبحر. غالبًا ما تتعامل الموانئ مع شحنات البضائع القيمة مثل المواد الخام والسلع المصنعة والمنتجات الاستهلاكية، مما يجعلها مفتاحًا لـ سلسلة التوريد الدولية.

على مر السنين، غيرت التقنيات المتطورة الطريقة التي ندير بها الموانئ ونتعامل معها في جميع أنحاء العالم. وقد جعلت هذه الابتكارات إدارة الموانئ أسرع وأكثر أمانًا وموثوقية. غالبًا ما تتضمن الابتكارات الحديثة في الموانئ الذكاء الاصطناعي (AI).

على وجه الخصوص، رؤية الحاسوب (CV)، وهي مجموعة فرعية من الذكاء الاصطناعي، تحدث طفرة كبيرة في عمليات الموانئ. تتيح رؤية الذكاء الاصطناعي لأنظمة الكمبيوتر رؤية وفهم المعلومات المرئية في الوقت الفعلي. من خلال تحليل الصور ومقاطع الفيديو، يمكن لنماذج رؤية الحاسوب مثل Ultralytics YOLO11 تحديد الأنماط واكتشاف الكائنات وتتبع الحركات في الوقت الفعلي. تتيح الرؤى المستمدة من تحليلات الصور عمليات أكثر كفاءة ودقة، وهو ما ينطوي على الكثير من الإمكانات في إدارة الموانئ.

على سبيل المثال، يستخدم ميناء روتردام، وهو أكبر ميناء بحري في أوروبا، أنظمة رؤية الكمبيوتر لتحسين جداول الصيانة. تستخدم أنظمتهم المدعومة بالذكاء الاصطناعي مراقبة الفيديو الحية لمراقبة السفن ومعدات الميناء، مما يساعد عمال الميناء على التنبؤ بموعد الحاجة إلى الصيانة. تحافظ المراقبة المنتظمة على تشغيل المعدات لفترة أطول وتجعل عمليات الميناء أكثر سلاسة وسرعة.

في هذه المقالة، سوف نستكشف أمثلة مختلفة للموانئ الذكية التي تستفيد من تكنولوجيا الرؤية الحاسوبية. وسوف نناقش أيضًا مزايا وعيوب استخدام هذا الابتكار في الموانئ مع الأخذ في الاعتبار آفاقه المستقبلية. هيا بنا نبدأ!

أهمية الموانئ الذكية

تستقبل الموانئ كميات هائلة من البضائع يوميًا وتواجه تحديات مثل الحفاظ على كفاءة العمليات، وضمان سلامة العمال، وتقليل الاختناقات المرورية، والتعامل مع سوء الأحوال الجوية. حتى التأخير لمدة ساعة واحدة يمكن أن يكون مكلفًا لشركات الشحن. 

على سبيل المثال، هناك تكاليف تتعلق بالاستغراق وقتًا طويلاً في تفريغ البضائع (رسوم التأخير)، والاحتفاظ بالحاويات لفترة طويلة بعد التفريغ (رسوم الاحتجاز)، وتخزين البضائع في الميناء لفترة إضافية (رسوم التخزين)، والوصول متأخرًا بسفنهم (رسوم الوصول المتأخر). لتجنب هذه العقوبات المكلفة، تهدف شركات الشحن إلى التخطيط بعناية لجداولها الزمنية وأوقات السفر وأنشطة الميناء.

لإدارة عمليات الموانئ مع معالجة هذه التحديات، تتجه شركات الشحن وسلطات الموانئ بشكل متزايد إلى الحلول الآلية المتقدمة التي تعتمد على الذكاء الاصطناعي. فيما يتعلق بالرؤية الحاسوبية، يمكن تدريب نماذج الرؤية على مجموعات بيانات واسعة من الصور ومقاطع الفيديو لعمليات الموانئ. 

يمكن استخدام النماذج المدربة لمهام مثل اكتشاف وتتبع حاويات الشحن أثناء تحميلها وتفريغها. يمكن أن يساعد رؤية الكمبيوتر أيضًا في تعزيز سلامة الميناء من خلال تتبع موظفي الميناء الذين ينقلون حاويات الشحن الثقيلة.

تطبيقات الرؤية الحاسوبية في الموانئ

الآن بعد أن فهمنا سبب أهمية وقيمة تقنيات الذكاء الاصطناعي ورؤية الكمبيوتر في الموانئ، دعنا نلقي نظرة فاحصة على بعض الأمثلة للموانئ الذكية التي تعرض كيف يمكن استخدام رؤية الكمبيوتر.

استخدام الرؤية الحاسوبية للحفاظ على سلامة الموانئ

يمكن لنماذج الرؤية الحاسوبية، مثل Ultralytics YOLO11 و Ultralytics YOLOv8، تتبع العمال وضمان الامتثال لبروتوكولات السلامة. كيف يتم ذلك؟ يدعم كل من YOLO11 و YOLOv8 العديد من مهام الرؤية الحاسوبية، مثل اكتشاف الكائنات، الذي يحدد الكائنات ويصنفها في صورة أو مقطع فيديو، وتتبع الكائنات، الذي يراقب حركة هذه الكائنات بمرور الوقت. 

يمكن استخدام هذه المهام في حالات استخدام مختلفة لسلامة العمال. مثال جيد هو استخدام الكشف عن الكائنات للكشف عن معدات الحماية الشخصية (PPE) على موظفي الميناء، مثل الخوذات والسترات.

‍

وبالمثل، يمكن أيضًا استخدام أنظمة الموانئ الذكية التي تم دمجها مع إمكانات الرؤية الحاسوبية مثل تتبع الكائنات لمراقبة مواقع العمال وتتبع تحركاتهم في الوقت الفعلي لاكتشاف المخاطر ومنع الحوادث. 

من خلال تحليل لقطات الفيديو الحية، يمكن لنماذج الرؤية تحديد المخاطر المحتملة، مثل الأجسام المتساقطة أو العمال الذين يدخلون المناطق المعرضة للخطر. يمكن أيضًا تكوين النظام لإرسال تنبيهات فورية إذا دخل عامل عن طريق الخطأ منطقة محظورة أو اقترب من آلات ثقيلة جدًا.

الملاحة البحرية والمراقبة بالذكاء الاصطناعي في الموانئ

يمكن لحلول رؤية الحاسوب (Computer vision solutions) أن تلعب دورًا مهمًا في تحسين الملاحة البحرية. يمكن استخدام الأنظمة البحرية المدمجة مع رؤية الحاسوب، وعمليات إرسال نظام التعريف التلقائي (AIS) (إشارات من السفينة تحتوي على هويتها وموقعها وسرعتها وما إلى ذلك)، وأجهزة الاستشعار المتقدمة الأخرى للحصول على رؤى حول مكان وجود السفينة. بناءً على هذه الرؤى، يمكن لنظام الذكاء الاصطناعي رسم خريطة لمسار مثالي للسفينة بأقل قدر من الازدحام وكفاءة في استهلاك الوقود. تسمح هذه الرؤى أيضًا للطاقم بإعداد الميناء لعمليات مثل التحميل والتفريغ دون أي وقت انتظار.

يمكن لسلطات الموانئ استخدام تقنيات الرؤية الحاسوبية مثل اكتشاف الكائنات لاكتشاف وتتبع الكائنات في البحر من أجل الملاحة الآمنة. على سبيل المثال، يستخدم معهد الخليج مين للأبحاث في بورتلاند أنظمة كاميرات تعتمد على الذكاء الاصطناعي للملاحة والسلامة البحرية. تستخدم الكاميرات الرؤية الحاسوبية لاكتشاف السفن والقوارب والعوامات والأشخاص والمخاطر البحرية الأخرى، حتى في الليل أو في الظروف الضبابية. من خلال اكتشاف العوائق في البحر، يمكن لمشغلي السفن تجنب الحوادث والإبحار بسهولة.

‍

مناولة البضائع أصبحت أسهل بفضل رقمنة الموانئ

تعتبر مناولة البضائع من العمليات الأكثر تعقيدًا في الموانئ بسبب تدخل الآلات الثقيلة وخطر سقوط الأشياء. تُظهر الدراسات أن أكثر من 63٪ من حوادث الموانئ تحدث أثناء مناورة البضائع وعمليات التحميل أو التفريغ. يمكن تجنب هذه الحوادث عن طريق تقليل حاجة العمال للتواجد بالقرب من الحاويات أو معدات الموانئ الثقيلة لمهام مثل قراءة الملصقات أو فحص الأضرار. 

يمكن أن تساعد أنظمة الرؤية في تحقيق ذلك من خلال التعرف على الملصقات الموجودة على الحاويات، ومسح حجمها ونوعها ووزنها وأختامها ووجهاتها، أو الكشف عن أي تلف هيكلي. ومن الحالات الدراسية المثيرة للاهتمام في هذا الصدد محطة بيرايوس للحاويات (PCT) في اليونان. يستخدم هذا الميناء كاميرات مدمجة بتقنية Vision AI للتحقق مما إذا كانت الأختام الموجودة على الحاويات سليمة. يلتقط النظام صورًا لواجهة كل حاوية أثناء التحميل أو التفريغ. بعد ذلك، يتم استخدام الكشف عن الكائنات على الصور لتحديد موقع الأختام الموجودة على الحاويات. إذا كان الختم مفقودًا أو تالفًا، يتم إطلاق تنبيه لإخطار سلطات الميناء لإجراء مزيد من التحقيق.

‍

المراقبة والتحكم في الوصول في الموانئ الذكية

تتطلب مهام الأمن والمراقبة في الموانئ اهتمامًا مستمرًا. إن القوة العاملة المطلوبة لمراقبة المشهد العام للميناء وعملياته هائلة. حتى أصغر ميناء في العالم، Depoe Bay في ولاية أوريغون، يغطي ستة فدادين. إن المساحة الشاسعة والحاويات المكدسة تجعل من المستحيل عمليًا على البشر مراقبتها يدويًا على مدار الساعة. 

باستخدام الرؤية الحاسوبية، يمكن مراقبة عمليات الميناء في نقاط وصول متعددة، ويمكن اكتشاف أي عمليات دخول غير مصرح بها على الفور. يمكن لتقنية التعرف الضوئي على الحروف (OCR) و التعرف التلقائي على لوحة الأرقام (ANPR) قراءة لوحات ترخيص المركبات التي تدخل وتخرج من الموانئ لاكتشاف أي مركبات غير مصرح بها. لطبقة إضافية من الأمان، يمكن أيضًا استخدام أنظمة التعرف على الوجه للتحقق من هويات السائقين والركاب داخل المركبات.

‍

على سبيل المثال، يستخدم ميناء فالنسيا في إسبانيا نظام رؤية حاسوبية يتكون من طائرات بدون طيار ذاتية القيادة، واتصال 5G، وسماعة رأس للواقع المعزز (AR) لمراقبة أمن الميناء. يتم استخدام الطائرات بدون طيار ذاتية القيادة لتسيير دوريات في الميناء بشكل منتظم، ويتم تحليل بث الفيديو باستخدام أنظمة تعتمد على الرؤية من خلال شبكة 5G. تبحث نماذج رؤية الكمبيوتر عن أي عمليات اقتحام أو أنشطة مشبوهة. عند اكتشاف أي شيء غير عادي، يتم إنشاء تنبيهات. باستخدام سماعة رأس AR، يمكن لفريق الأمان حتى إلقاء نظرة على المنطقة التي تم تنبيهها لفهم خطورة الحادث.

الكشف عن التسربات النفطية بمساعدة رؤية الذكاء الاصطناعي

تشكل التسربات النفطية تهديدًا بيئيًا كبيرًا، خاصة أثناء عمليات تحميل وتفريغ الموانئ. تشير الدراسات إلى أن ما يقرب من 29٪ من التسربات النفطية المتوسطة والصغيرة (7 - 700 طن) تحدث خلال هذه الأنشطة. في حين أن هذه التسربات قد لا تكون مرئية بسهولة وتبدو غير ضارة، إلا أن عواقبها البيئية يمكن أن تكون وخيمة. 

تعتبر المراقبة اليدوية لمثل هذه الانسكابات أمرًا صعبًا بشكل خاص في مناطق الموانئ الكبيرة. ولمعالجة هذه المشكلة، يمكن لكاميرات استشعار المياه المتقدمة والمجهزة ببرامج الرؤية الحاسوبية أن توفر حلاً فعالاً. من خلال تحليل لقطات الفيديو، يمكن لهذه الأنظمة اكتشاف التسربات النفطية في الوقت الفعلي، مما يتيح الاستجابات الفورية وجهود التنظيف.

‍

في الواقع، يستخدم ميناء أنتويرب، ثاني أكبر ميناء في أوروبا، تقنية رؤية الحاسوب للتخفيف من تأثير الانسكابات النفطية. تراقب الطائرات بدون طيار التي يتم التحكم فيها عن بعد المناطق المائية المحيطة. يمكن لهذه الطائرات بدون طيار، المجهزة بقدرات رؤية الحاسوب، اكتشاف الانسكابات النفطية في مناطق الميناء القريبة. وهذا يمكّن سلطات الميناء من تحديد ومعالجة مناطق الانسكاب المركزة على الفور، وبالتالي تحسين جودة المياه على طول الشواطئ.

مزايا وقيود رؤية الكمبيوتر في الموانئ

يجلب اعتماد الرؤية الحاسوبية في إدارة الموانئ العديد من المزايا ويدفع حلولًا متنوعة مصممة خصيصًا لمواجهة التحديات الفريدة. إليك نظرة سريعة على بعض هذه الفوائد:

• تحسين الخدمات اللوجستية البحرية: يجلب الذكاء الاصطناعي في سلاسل الإمداد البحرية مستوى جديدًا من الكفاءة التشغيلية إلى الخدمات اللوجستية. يمكن استخدام الأنظمة القائمة على الرؤية لمراقبة تبادل البضائع بين الممرات الملاحية وخدمات الموانئ ومناولة البضائع وما إلى ذلك. 

• اتخاذ القرارات المستندة إلى البيانات: من خلال رؤى تحليل الصور والفيديو، يمكن لإدارة الميناء اتخاذ قرارات مستنيرة.

• توقع أفضل للطريق: يمكن لأنظمة الرؤية الاصطناعية تحليل البيانات المرئية، مثل اللقطات الحية من الموانئ والسفن، لمساعدة خوارزميات الذكاء الاصطناعي في اقتراح طرق مُحسَّنة.

• تقليل تكاليف العمالة: من خلال أتمتة مهام مثل مراقبة السفن، وفرز البضائع، وتتبع السفن من خلال رؤية الكمبيوتر، يمكن للموانئ تقليل اعتمادها على العمالة البشرية. 

في حين أن حلول رؤية الحاسوب تقدم العديد من المزايا، إلا أن تنفيذها في الموانئ يواجه بعض التحديات التي يجب مراعاتها. فيما يلي بعض القيود التي يجب وضعها في الاعتبار:

• تكاليف أولية عالية: يتطلب تطبيق تطبيقات رؤية الكمبيوتر القياسية في الصناعة في الموانئ استثمارًا كبيرًا في الأجهزة وخبرة الذكاء الاصطناعي والبنية التحتية الحسابية.

• القيود البيئية: يمكن أن تؤثر الظروف الجوية غير المتناسقة، خاصة في المناطق الساحلية، مثل المطر والضباب، على جودة الصورة والفيديو وتؤدي إلى ضعف أداء نموذج الذكاء الاصطناعي.

• التنوع في أحجام حاويات الشحن: تختلف حاويات الشحن في الحجم واللون والملصق والشكل، مما يجعل من الصعب على الأنظمة القائمة على الرؤية تتبعها. قد تتطلب نماذج الرؤية الحاسوبية تدريبًا إضافيًا للتعامل مع هذا التنوع.

• اتصالات الشبكة غير المتسقة: يعد اتصال الشبكة المستقر أمرًا أساسيًا لأنظمة الرؤية الحاسوبية المستندة إلى السحابة، حيث يمكن أن تتسبب الاضطرابات في حدوث تأخيرات وأوجه قصور ومخاطر تتعلق بالسلامة في عمليات الموانئ.

مستقبل رؤية الحاسوب في الموانئ

وفقًا للتقارير، من المتوقع أن ينمو سوق الموانئ الذكية العالمي بمعدل نمو سنوي مركب (CAGR) مثير للإعجاب بنسبة 24.16%، ليصل إلى 6.1 مليار دولار بحلول عام 2033. يسلط هذا النمو الضوء على الاستخدام المتزايد للتقنيات المتقدمة مثل الذكاء الاصطناعي والرؤية الحاسوبية وإنترنت الأشياء (IoT) في عمليات الموانئ الحديثة. مع ازدياد كفاءة الموانئ وذكائها، من المحتمل أن تلعب الرؤية الحاسوبية دورًا حاسمًا في أتمتة المهام وتحسين السلامة وزيادة الكفاءة التشغيلية.

عند دمجه مع تقنيات مثل إنترنت الأشياء (IoT) والبلوك تشين والبيانات الضخمة، من المتوقع أن تمكن رؤية الكمبيوتر حلولًا متقدمة ومعقدة مدعومة بالذكاء الاصطناعي، مثل تتبع الشحنات في الوقت الفعلي والصيانة التنبؤية لمعدات الموانئ. ستعمل هذه الابتكارات على تبسيط عمليات الموانئ وتعزيز الاستدامة من خلال تحسين استخدام الطاقة وتقليل انبعاثات الكربون. 

النقاط الرئيسية حول الموانئ الذكية

من خلال دمج الرؤية الحاسوبية في إدارة الموانئ، يمكننا تعزيز السلامة والكفاءة والأمن. من مراقبة أنشطة العمال إلى أتمتة المهام المعقدة مثل مناولة البضائع والملاحة البحرية، يمكن لتطبيقات الرؤية الحاسوبية أن تقدم مجموعة واسعة من التطبيقات ومعالجة التحديات الحاسمة في إدارة الموانئ. 

يسلط الاتجاه نحو الأتمتة والعمليات التي تعتمد على الذكاء الاصطناعي الضوء على إمكانات حلول Vision AI. من خلال تبني هذه التقنيات المتقدمة، يمكن للموانئ أن تضع نفسها كقادة في صناعة النقل البحري العالمية، مما يساهم في النمو الاقتصادي والاستدامة البيئية.

انضم إلى مجتمعنا وتحقق من مستودع GitHub الخاص بنا لمعرفة المزيد حول الذكاء الاصطناعي. استكشف التطبيقات الأخرى المثيرة للاهتمام لـ الذكاء الاصطناعي في التصنيع و الرؤية الحاسوبية في الرعاية الصحية.